第十八章 网络编程socket的使用

Socket

TCP协议：

有请求 有响应 称为TCP协议

是面向连接的协议，也就是说，在收发数据前，必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过三次“对话”才能建yc立起来，

如：网站请求

TCP三次握手的过程如下：

1. 客户端发送SYN（SEQ=x）报文给服务器端，进入SYN_SEND状态。
2. 服务器端收到SYN报文，回应一个SYN （SEQ=y）ACK(ACK=x+1）报文，进入SYN_RECV状态。
3. 客户端收到服务器端的SYN报文，回应一个ACK(ACK=y+1）报文，进入Established状态。

三次握手完成，TCP客户端和服务器端成功地建立连接，可以开始传输数据了。

UDP协议：

​ UDP是一个非连接的协议，传输数据之前源端和终端不建立连接

用到的应用：如飞秋 qq

一 什么是 Socket?

Socket又称"套接字"，应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求，使主机间或者一台计算机上的进程间可以通讯。

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socket()函数

Python 中，我们用 socket（）函数来创建套接字，语法格式如下：

socket.socket([family[, type[, proto]]])

参数

• family: 套接字家族可以使AF_UNIX或者AF_INET
  • AF_INET 使用IPv4协议
  • AF_INET6 使用IPv6协议
• type: 套接字类型可以根据是面向连接的还是非连接分为SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM
  • SOCK_STREAM (TCP连接)
  • SOCK_DGRAM(UDP连接)
• protocol: 一般不填默认为0.

socket() 分别传递不同的域AF_INET和AF_UNIX

bind()的地址结构分别为sockaddr_in（制定IP端口）和sockaddr_un（指定路径名）

2 AF_INET需经过多个协议层的编解码，消耗系统cpu，并且数据传输需要经过网卡，受到网卡带宽的限制。AF_UNIX数据到达内核缓冲区后，由内核根据指定路径名找到接收方socket对应的内核缓冲区，直接将数据拷贝过去，不经过协议层编解码，节省系统cpu，并且不经过网卡，因此不受网卡带宽的限制。

3 AF_UNIX的传输速率远远大于AF_INET

AF_INET不仅可以用作本机的跨进程通信，同样的可以用于不同机器之间的通信，其就是为了在不同机器之间进行网络互联传递数据而生。而AF_UNIX则只能用于本机内进程之间的通信。

使用场景

AF_UNIX由于其对系统cpu的较少消耗，不受限于网卡带宽，及高效的传递速率，本机通信则首选AF_UNIX域。

不用多说，AF_INET则用于跨机器之间的通信。

二 创建UDP协议的客户端和服务端

端口数值的取值范围是0~65535

端口数小于1024的都是为众所周知的网络服务所保留的

地址127.0.0.1是本机地址；它始终指向当前的计算机。程序可以使用这个地址来连接运行在同一计算机上的其它程序。

常用函数：

1. gethostname()返回运行程序所在的计算机的主机名：

>>> import socket
>>> socket.gethostname()
'lenovo'

2. gethostbyname(name) 尝试将给定的主机名解释为一个IP地址

>>> socket.gethostbyname('lenovo
'192.168.1.4'
>>> socket.gethostbyname('www.jb51.net')
'222.76.216.16'

(1) 客户端

实例：

import socket

#建立一个UDP的客户端

udp = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

while True:

    data = input("请输入你要说的话")

    udp.sendto(data.encode("utf-8"),("127.0.0.1",8858))  #发送UDP数据，将数据发送到套接字，address是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数。

(2) 服务端

实例：

import socket

#建立一个UDP的服务端
udpServer = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

#127.0.0.1 - 127.255.255.254 都属于访问本地  但是都是用 127.0.0.1
udpServer.bind(("127.0.0.1",8858))

while True:

    data,addr = udpServer.recvfrom(1024)   #接收UDP数据，与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收数据的字符串，address是发送数据的套接字地址。

   print("消息为：",data.decode("utf-8"),"地址为",addr)  

三 创建TCP协议的客户端和服务端

(1) 创建TCP客户端

实例

import socket

tcpClient = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

tcpClient.connect(("127.0.0.1",8000)) #主动初始化TCP服务器连接，。一般address的格式为元组（hostname,port），如果连接出错，返回socket.error错误。

while True:
    data = input("输入俩天内容")
    tcpClient.send(data.encode("utf-8"))  #发送TCP数据，将string中的数据发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于string的字节大小。
    mydata = tcpClient.recv(1024)  #接收TCP数据，数据以字符串形式返回，bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。
    print(mydata.decode("utf-8"))

(2) 创建TCP服务端

实例：

import socket
tcpServer = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
tcpServer.bind(("127.0.0.1",8000))   #绑定地址（host,port）到套接字， 在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址。
tcpServer.listen(5) #设置监听数 ，最大连接数，超过后排队
clientSock,addr = tcpServer.accept()  #被动接受TCP客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来
while True:
    data = clientSock.recv(1024)    #接收TCP数据最大值为1字节
    print("时间为", time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))
    print("收到了",data.decode("utf-8"))
    mydata = input("聊天内容")
    clientSock.send(mydata.encode("utf-8"))

四 使用socket请求网址

import socket
# 创建一个socket:
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 建立连接:
s.connect(('www.xialigang.com', 80))  
s.send(b'GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.xialigang.com\r\nConnection: close\r\n\r\n')
buffer = []
while True:
    # 每次最多接收1k字节:
    d = s.recv(1024)
    if d:
        buffer.append(d)
    else:
        break
data = b''.join(buffer)  #将列表的数据进行连接
#把HTTP头和网页分离一下，把HTTP头打印出来，网页内容保存到文件：
header, html = data.split(b'\r\n\r\n', 1)
print(header.decode('utf-8'))
print(html)

五 Socket 对象(内建)方法

函数	描述
服务器端套接字
s.bind()	绑定地址（host,port）到套接字， 在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址。
s.listen()	开始TCP监听。backlog指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量。该值至少为1，大部分应用程序设为5就可以了。
s.accept()	被动接受TCP客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来
客户端套接字
s.connect()	主动初始化TCP服务器连接，。一般address的格式为元组（hostname,port），如果连接出错，返回socket.error错误。
s.connect_ex()	connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常
公共用途的套接字函数
s.recv()	接收TCP数据，数据以字符串形式返回，bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。
s.send()	发送TCP数据，将string中的数据发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于string的字节大小。
s.sendall()	完整发送TCP数据，完整发送TCP数据。将string中的数据发送到连接的套接字，但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None，失败则抛出异常。
s.recvfrom()	接收UDP数据，与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收数据的字符串，address是发送数据的套接字地址。
s.sendto()	发送UDP数据，将数据发送到套接字，address是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数。
s.close()	关闭套接字
s.getpeername()	返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。
s.getsockname()	返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value)	设置给定套接字选项的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen])	返回套接字选项的值。
s.settimeout(timeout)	设置套接字操作的超时期，timeout是一个浮点数，单位是秒。值为None表示没有超时期。一般，超时期应该在刚创建套接字时设置，因为它们可能用于连接的操作（如connect()）
s.gettimeout()	返回当前超时期的值，单位是秒，如果没有设置超时期，则返回None。
s.fileno()	返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag)	如果flag为0，则将套接字设为非阻塞模式，否则将套接字设为阻塞模式（默认值）。非阻塞模式下，如果调用recv()没有发现任何数据，或send()调用无法立即发送数据，那么将引起socket.error异常。
s.makefile()	创建一个与该套接字相关连的文件